雷琼火山区地下深部大地电磁探测与电性结构分析

通过大地电磁探测发现,在海口地区地下深部存在两个低阻体(层),其一位于马鞍岭火山及其以西地区地下深部约5km以上,为浅部低阻层,推测为火山喷出玄武岩覆盖体、地下水及其它低阻物质,该低阻层以下为一正在退化的岩浆通道;其二位于琼山7．5级地震区深部约15km以下,为一直通到上地幔的深部低阻体,推测其为一正在上升的岩浆热源,即岩浆囊。另外还发现,琼州海峡南北两侧的地壳和上地幔结构在电性上具有连续性,推测整个雷琼火山区属于同一地质体,佐证了海南岛属于华南古陆的一部分。     

Analysis of Deformation Characteristic and Uplift Mechanism in Longgang Volcanoes,Jilin

吉林龙岗火山区是第四纪活动火山,具有潜在喷发危险。通过GNSS和水准资料分析区域三维地壳运动,得出2011—2019年相对欧亚板块水平运动以东南向为主,速度＜10 mm/a。敦化-密山断裂以东受日本2011年“3·11地震”影响强烈,现以拉张运动为主;近年来水准资料揭示火山区垂直运动以隆升为主。2014—2019年的InSAR资料显示隆升集中在靖宇一带。结合MT剖面反演得到的深部电性结构,龙岗火山区西侧高阻体分布在深度18 km以上,金龙顶子火山下方最浅。中部为早期喷发形成的火山,下方高阻体分布在深度40 km以上,东侧抚松一带分布在深度约20 km以上,地壳范围内的高阻结构表明岩浆已固结。高阻结构层可分辨出断层两侧电阻的差异性。高阻体下方存在大规模低阻结构,推测为中下地壳岩浆系统。金龙顶子火山深度10 km以下的低阻结构可能为岩浆通道,并与中下地壳岩浆系统相连。东侧区域岩浆平均深度约30 km,相对较浅。龙岗火山区幔源物质的上涌及间断性的向上运移引起地壳隆升及地震活动。     

长白山天池火山岩浆系统分析

针对外媒报道长白山天池火山在近2年内有可能喷发的言论,在长白山天池火山区布测了一条长度约为103 km的二维大地电磁测深观测剖面,对火山区深部电性结构进行探测研究.由于研究区内不明来源的电磁干扰非常强,对数据采用了远参考处理、Robust处理、Rhoplus分析、张量阻抗分解和基于一维层状介质电阻率与相位互算方法等先进处理技术,获取到一批在强干扰区质量较为可靠的电磁数据,利用数据计算分析了长白山天池火山区二维构造走向和感应矢量特征,采用NLCG二维反演技术对资料进行了二维反演解释,并将反演结果与前人探测结果进行了对比分析.探测结果表明:在天池火山口下方存在明显的直立型岩浆通道,岩浆通道在下方约5~8 km位置形成关闭;在火山口下方往北方向附近,在埋深位置约7 km深处存在一个明显的低阻异常体,电阻率小于10 Ωm,且与岩浆通道对接,推测其可能是地表浅部发育的岩浆囊;在长白山山门附近C07-C09号测点之间和C04-C05号测点之间,在埋深约7~17 km深处发现近直立型低阻带,低阻带与下方低阻体直接相连,推测低阻带内赋存有活动的岩浆;随着埋深的增加,从天池火山口南部约20 km位置往北方向,在埋深13~30 km之间壳内广泛发育明显的低阻异常体,推测其可能是活动的岩浆囊.反演结果与前人探测结果整体电性特征相似,但又局部不同.     

海口地区火山活动初步研究

海口地区的马鞍岭-雷虎岭火山群是中国为数不多的几个休眠火山群之一。通过对区域火山活动期次划分、深部岩浆囊探测以及对火山类型、规模、物质组成和溶岩覆盖面积的分析,总结了海口地区火山活动的时、空、强特征。结合对火山区地震、地磁、体应变和地热等观测资料的分析,对火山区深部岩浆活动的状态进行了初步评估。研究认为海口全新世火山区最后一次火山喷发距今约4 000a左右,其现今火山活动已趋于平静,未来的火山活动可能向1605年琼州7.5级大地震震中区迁移     

腾冲火山多地球物理参数模型

腾冲火山区是中国最年轻的板内火山之一,岩浆活动频繁以及高温地热异常使其受到广泛关注.以往的地球物理探测结果显示腾冲火山区下方存在地壳岩浆囊,但其深部几何形态和分布一直存在争议.本文基于腾冲火山地区的大地电磁测深结果,并结合相关地质与地球物理资料,提出腾冲火山岩石圈尺度的多地球物理参数模型.我们的模型显示在腾冲火山区中下地壳内存在三个岩浆囊;腾冲火山区岩石圈上地幔可能存在岩浆囊,但需要长周期大地电磁测深数据进一步的验证.     

腾冲地区地壳速度结构的有限差分成像

利用流动台网和固定台站的地震观测数据,采用有限差分层析成像方法反演了腾冲及邻近地区的地壳P波速度结构,分析了腾冲火山区的岩浆活动和龙陵七级地震的深部构造成因.研究结果表明,腾冲火山区的地壳结构具有明显的非均匀性,浅表层偏低的速度主要为盆地内部的松散沉积层、新生代火山堆积及断裂附近的流体裂隙和热泉活动所致;5～15 km之间的高速体可能代表了早期火山通道内冷却固结的岩浆侵入体或难挥发的超铁镁质残留体;地壳深部的低速体则反映了熔融或半熔融的岩浆体,推断火山区下方的岩浆活动与龙陵七级地震震源区地壳深部的岩浆侵入来自同一源区--现今壳内岩浆活动的主要区域.龙陵震源区的地壳速度结构横向变化较大,怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧为高速特征,介质应变强度较大,为应力积累的主要载体;两断裂之间的低速区向下延伸至下地壳,可能与地壳深部的岩浆侵入有关;龙陵断裂和怒江断裂明显控制了这一区域的岩浆活动,七级地震正是发生在断裂下方的速度边界附近.地壳介质强度的横向变化导致了震源区应力积累的不均一性,深部岩浆的聚集和动力作用是龙陵地区发生强震的主要原因.     

佳木斯地块及东缘岩石圈电性结构特征

佳木斯地块及东缘是中国东北地区的重要地质构造单元. 为探测该地区地壳深部结构与构造关系,沿桦南—饶河实施了240 km的大地电磁测深的探测研究. 采用光滑模型二维反演方法对桦南—饶河大地电磁剖面的探测数据进行了二维反演和综合地球物理解释. 研究结果揭示了研究区断面域的电性结构：(1)剖面西段具有稳定的高阻特征且具有稳定的岩石圈厚度（约90km）,在十几公里深度范围存在壳内高导层,该区段对应佳木斯地块. (2)剖面中部具有明显的电性梯度带,该梯度带反映了佳木斯地块的东界位置及其深部的结构形态. (3)剖面东段电性特征揭示了佳木斯地块以东区段浅部为逆冲推覆体,深部为多个高阻块体和低阻条带相间的电性结构,这些高阻块体可能为早期俯冲的岩石圈残片.     

长白山天池火山区及邻近地区壳幔结构探测研究

对长白-敦化深地震测深剖面资料利用二维射线追踪程序包进行走时拟合及地震图计算,得到了长白山天池火山区及邻近地区地壳上地幔速度结构和深部构造. 结果表明,以C2界面为标志,研究区地壳可分为上部地壳和下部地壳. 上部地壳厚1-23km,P波速度为6.00-6.25km/s;下部地壳厚12-17km,它是由一个较均匀的速度层和一个厚6-km的壳幔过渡层构成. 地壳厚度由敦化一带31-33km向东南逐渐增厚,至天池火山区最深达3km. 在天池火山区地壳存在低速体,其速度较周围介质低约为0.15km/s. 利用地震剖面探测、地震CT和大地电磁测深等结果显示,在天池火山区地壳内存在低速、低密度及低阻异常体,该异常体可能表明壳内岩浆囊的存在.     

长白山火山区深部结构探测的研究进展与展望

文章较系统地梳理了针对长白山火山区开展的地球物理观测和探测研究情况,概述了地壳和上地幔结构探测研究的主要进展,即长白山火山下方地壳和上地幔中存在与火山岩浆系统相关的低速低阻体,长白山火山在成因机制上与西太平洋板块俯冲活动密切相关.在此基础上,指出了深入探测研究方面待解决的科学问题,包括中国和朝鲜半岛开展联合探测研究,火山岩浆囊三维分布和流变性的多学科精细探测研究,以及长白山火山潜在喷发危险的科学评估和动态监测系统建设等.     

三维电性结构揭示的中国东北地区新生代火山深部起源

利用上地幔尺度的三维电性结构探讨了中国东北地区新生代火山的深部起源及彼此间联系.文章在该地区采集并获得了高质量的长周期大地电磁全阻抗张量数据,并采用高斯-牛顿法进行三维反演,得到了电阻率模型.该电阻率模型显示,中国东北地区高阻岩石圈内,存在多个局部低阻异常,它们在空间上和该区新生代火山对应;在上地幔深部,环松辽盆地分布三个低阻异常;软流圈中存在着脉状低阻异常,联系着岩石圈内和上地幔深部的低阻异常.岩石物理分析表明,这些低阻异常由流体熔融物质引起.俯冲到中国东北地区地幔转换带中的西太平洋板块发生持续脱水作用,模型则进一步揭示,这些水向上迁移到松辽盆地下方的转换带顶部并引起上地幔底部的部分熔融,在浮力作用下形成热物质上升流,融透软流圈后底辟于干枯岩石圈底部,最后刺穿较为薄弱或者活化的缝合带等构造边界,排出地表形成包括长白山火山、哈拉哈火山等整个中国东北地区新生代大规模火山事件.因此认为,中国东北地区的新生代火山"本是同根生",它们均起源于上地幔深部的环状低阻异常.     

云南南部地区深部电性结构特征研究

在云南南部地区布设了一条孟连-罗平的北东向大地电磁测深剖面,以开展该地区的深部电性结构探测和孕震环境探查.沿该剖面进行了114个大地电磁测深点的观测,经过对观测资料的远参考Robust处理、定性分析和二维反演,得到了沿该剖面地壳、上地幔电性结构模型,从模型的电性结构特征进一步探讨了剖面穿过的3个地震区的深部地震孕育环境.研究结果表明：沿剖面的地壳上地幔电性结构反映出与区域地质构造资料基本一致的构造特征;该区的三个强震带地球深部都存在壳内低阻体,地震发生在电阻率梯度带上;断裂带的两侧块体介质的电阻率差异是强震活动带重要的深部背景.     

滇东北地区三维电性构造研究

滇东北地区位处不同构造分区的交界地带,发育有多样的断裂构造,其中昭通—鲁甸断裂和小江断裂带的部分区段均具备积累高应力的条件,具有较强的孕震潜力.本文基于覆盖巧家、东川、鲁甸等地区采集的区域大地电磁阵列观测数据,通过大地电磁三维反演,获得了该地区的三维电性结构的水平和垂直切片,完整地揭示了滇东北地区的深部电性结构特征.反演结果表明,昭通—鲁甸断裂在10 km深度以内发育有多个局部高阻区,小江断裂带的巧家—东川段的东侧、东西两支交汇处在上地壳均表现为高阻,这些区域均展示出更强的孕震能力.根据低阻异常的分布,推测昭通—鲁甸断裂和小江断裂下方的低阻构造在中下地壳的多个位置发生连通.本文将研究区的地表热流、岩石圈有效弹性厚度、地震与电性结构结合分析,推测在滇东北深部低阻层可能存在下地壳流,并且下地壳流的塑性流动为鲁甸的地震活动提供了深部动力来源.     

长白山天池火山区大地电磁测深初步观测

在长白山火山区沿着两条剖面进行了１５个测点的大地电磁测深观测，对地磁感应矢量和地下电性分布维数特征进行了分析，并使用阻抗张量分解和二维自动反演等新技术对资料进行了解释。结果表明，火山区及其周围地区的地下电性结构具有二维特征，但在火山口及其附近地下存在局部三维异常体，异常体埋深约１２ｋｍ，初步推测可能是火山岩浆囊     

宁芜火山岩盆地及邻区上地壳电性结构研究

为了较全面、客观地认识宁芜矿集区上地壳电性结构,研究"玢岩铁矿"成矿规律与深部地球物理、地质结构的对应关系,为探索深部"第二找矿空间"提供物性参数,我们完成了6条宽频大地电磁测深剖面.通过分析各剖面电性成像结果,讨论了"长江断裂带"与矿集区成矿的关系,并且认为围岩、岩浆及其上侵通道是区内矿床的控矿因素.此外,结合姑山铁矿床的位置以及铁矿床成矿规律判断宁芜火山岩盆地南部低阻条带为矿集区姑山火山-岩浆旋回的岩浆(导矿)通道,而盆地东部邻区的倾斜"叠瓦状"电性特征说明该区在经历了印支期褶皱构造运动后发育了逆冲推覆构造.     

五大连池火山区地壳上地幔速度结构的接收函数反演

五大连池火山是全新世以来曾经喷发的近代火山群，该火山区小震活动频繁，被认为是活动的休眠火山．本文对该火山区的深部结构进行了接收函数反演和研究．研究结果表明:该火山区存在广泛分布的S波低速结构，个别低速结构赋存部位较浅，低速结构与地震活动性具有对应关系，火山区下部的莫霍界面不十分明显，存在岩浆上涌的条件．因此，我们认为该火山具有活动火山的深部结构特征，存在再次活动的基本条件．      

滇西南地区南汀河断裂带三维深部电性结构及其孕震环境

南汀河断裂带为滇西南地区活动断裂体系中规模最大的一条北东向断裂,其构造活动及地震危险性一直备受关注.本文基于覆盖云南境内南汀河断裂带的大地电磁测深宽频带阵列数据,利用大地电磁三维反演解释技术,首次获得了南汀河断裂带的精细三维深部电性结构.在上地壳深度,南汀河断裂带西南段与中段的电性结构表现出沿构造走向的高导条带特征,北东段表现为高阻结构.该高阻结构可能为临沧—勐海花岗岩体的电性反映,指示南汀河断裂可能未切穿该花岗岩带.在中下地壳深度,南汀河断裂带西南段存在大范围高导层,北东段则表现为整体性的高阻地壳,因此南汀河断裂北东段可能具有发生强震的介质结构背景.南汀河断裂带西南段的耿马地震区深部呈现北东向与北北西向的"X"型高导构造样式,该高导结构以南存在一个显著高阻异常体,1988年耿马M_S7.2地震以及2015年沧源M_S5.5级地震均发生于该高阻体与"X"型高导条带的电性边界.青藏高原东南缘绕东构造结流入滇西地区的中下地壳流可能受到南汀河断裂北东段中下地壳高阻体的阻挡而呈分流式分布于保山地块以及澜沧江断裂以东.     

长白山火山区壳幔物性结构与深部物理场特征

长白山火山是一座具有潜在喷发危险的大型近代活动火山,因此通过对该火山活动的监测,加强对长白山天池火山岩浆系统的研究并了解天池火山的活动性质是很有意义的.除了开展长白山火山活动历史、火山地层学、火山岩岩石学、年代学以及火山地质等研究之外,我国从20世纪80年代开始在该火山区域进行了一系列的地球物理探测活动.为深入了解长白山火山区岩浆的分布与活动特征,本文对前人工作进行总结,得到了关于长白山火山活动的以下几个方面的认识:1)通过火山区地震活动性监测得到了火山区的岩浆活动状态;2)利用大地电磁测深对火山区地下是否存在可能再次活动的岩浆囊及其分布形态进行监测,为火山喷发的危险性预测和灾害评价提供依据;3)利用人工源深地震测深对长白山天池及其邻域的结晶基底及地壳精细结构进行讨论;4)利用天然地震对火山区地壳、上地幔结构进行深入研究,分析了与火山区有关的深层动力学因素;5)对国外火山区重力监测实例的调研表明,重力监测对了解岩浆活动状态是十分有效的手段.多种地球物理方法的综合应用,获得了长白山火山地区地壳至地幔转换带的详细资料.     

青藏高原东南缘深部地球物理探测与壳幔结构研究进展

青藏高原东南缘地质构造作用复杂、地震活动频发,历来备受关注.为了探讨青藏高原周缘陆内变形动力学、高原侧向生长机制、地震孕育机理、大型矿床深部控矿模式等重要科学问题,地球物理学家已在该区域开展了大量的深部结构探测工作.本论文主要从人工源地震剖面、天然源地震成像、大地电磁剖面、地震各向异性等方面对该区域的研究结果进行了有效梳理和归纳总结,以期为后续的科学研究提供一定参考.综合来看,该区域地壳厚度整体呈现从南至北、从东向西逐渐增厚且地壳增厚主要发生在下地壳;区域内怒江断裂、南汀河断裂、无量山断裂、红河断裂等多条断裂均有切穿地壳的迹象;小江断裂至少延伸到下地壳,可能切穿地壳;腾冲火山区下方存在壳内低速、高导体,其上地幔也存在显著低速异常,深度约达300 km,壳内低速异常可能反映了未固结的岩浆囊,而深部地幔的低速则与印度板块在缅甸弧下方的东向俯冲有关;攀枝花地区地壳整体呈现地震波高速、介质高阻异常,表明其地壳介质的高强度特征;天然源地震学成像在青藏高原东南缘均发现在川西地块和小江断裂带附近存在明显的中下地壳低速异常,两者被攀枝花地区的高阻高速体隔开,并未直接连通,可能对应不同的成因机制;地震学...     

夏威夷一维深部电性构造研究

利用加拿大凤凰公司在夏威夷大岛地区布设的长期大地电磁观测台站,选取2018年5月至2019年4月的观测数据,反演并获得了该台站下方大岛深部的电性构造及其随时间变化的特征,并将反演结果与前人探测结果进行对比。研究结果表明：在观测点下方2—3 km处存在一个明显的低阻薄层,电阻率大约为20Ω·m,推测其可能是地表浅部发育的岩浆囊;100 km深处电阻率变化范围在20—70Ω·m,推测该深度下可能为活跃的复杂岩浆储层,反演结果与前人在邻近地区的探测结果具有可比性。     

华北坳陷中南部深部结构大地电磁探测

为研究华北坳陷中南部河南地区的深部电性结构和该区3次破坏性地震的深部孕震背景，采用宽频带大地电磁测深法对该区深部的电性结构进行探测。使用NLCG二维反演方法对TE、TM模式进行联合反演，最终获得研究区的深部电性结构。结果显示，以新乡-商丘断裂为界，其北部的北华北坳陷中的内黄隆起、东濮凹陷的电性结构相对简单，为低阻、高阻2层结构，与该区地壳由沉积盖层和基底整体性较好的坚硬地块结晶基底组成相对应。新乡-商丘断裂以南的南华北坳陷中的构造单元深部的电性结构相对复杂，纵向上表现为低—高—低3层结构，横向上高阻、低阻交互出现，分析其可能与受到扬子板块与华北板块南缘相互俯冲碰撞影响有关。而北华北坳陷因边界断裂———新乡-商丘断裂的调控，受到扬子板块和秦岭-大别造山带造山作用的影响较小。1342年和1918年河南通许2次破坏性地震的震源位于太康隆起下方的高、低阻边界交接区域，1737年河南封丘■级地震的震源位于壳内高、低阻梯度带附近。